详解电源保护技术
发布时间：2021-04-02 14:44:47
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规划工程师们都知道，电源除了要能在产生负载和线路变化、系统瞬变，以及噪声等偏差的情况下供应安稳的DC(或AC)电压之外，还必须要保护自己免受临时和永久性缺点(内部或外部)的影响，然后防止负载损坏。
电源保护触及很多方面，许多案例会将以下这些方案结合运用：
过载(过电流/短路)保护
包括典型的保险丝──熔断体(fusiblelink)──可在负载途径短路或初步吸收过多电流时对电源供应保护。许多电源因为只能供应一定量的电流而会「自我束缚」，因此不需求运用保险丝——但是在某些法规操控情况下会需求。规范的保险丝是透过「熔断」(开路)而间断电流活动，因此需求进行手动替换；这在某些情况下或许形成费事，但在其他情况下或许又是利益。此外，还有电子保险丝，这种产品可以自动重设。
限流(currentlimiting)和电流折返(currentfoldback)
这是过载保护的延伸，假设负载从电源吸收的电流逾越规划极限，那么电流折返就会将输出电流和相关的电压降低到低于正常作业极限的值。在极点情况下，假设负载产生短路，那么电流就会被束缚在大值的一小部分，而输出电压明显就会变为零。
欠压确定(Undervoltagelockout，UVLO)
UVLO保护在发现其输入端电压太低时，可保证让DC/DC转换器不测验运作(图1)。这或许会是一个问题：首要假设电源输出的直流电压太低，那么它就有或许不确定，这就或许导致系统问题。其次，即使电压很低，它也可以防止「吸血鬼」从电源耗电——这有或许耗尽系统正在测验充电的电池。UVLO还有助于上电时序(power-onsequencing)的正常运作(假设有的化)。第三，假设DC/DC转换器的输入电压过低而无法正常运作，其本身就或许遭到损坏。
电源规划
图1：跟着电源从封闭转向彻底敞开，然后再回到封闭情况，电源会阅历不同的形式；在此期间，假设电源的输入电压低于正常运作所需的小值，那么UVLO可以保证电源不测验敞开而供应输出。(图片来源：TI)
过压保护(overvoltageprotection，OVP)
OVP会在电源内部缺点导致其输出电压上升到逾越规则的大值时发起，然后保护负载免受损坏。当电压逾越某个默许水往常，OVP就会封闭电源或许对输出进行钳位(clamps)。OVP电路一般被称为「撬棍」(crowbar)电路，大概是因为其作用与在电源输出两头放置一根金属撬棍相同，而撬棍电路的规划好是与电源本身无关。一种典型的撬棍电路是仅在
电源封闭(跳电)时才会重设。另一种类型则是，一旦清除了输出电压缺点，它就会自动重设。后一种类型在引起撬棍跳开的情况很短暂时才有用，而非电源呈现严峻缺点时。尽管现在大多数电源都内建撬棍，但许多供货商都供应了一个小型的独立撬棍电路，而可以在需求时将其增加到现有电源中。
热过载保护(Thermaloverload)
假设电源的冷却方式规划不妥或无法作用(例如电扇间断、气流堵塞)，就会产生热过载情况。这时，电源就有或许逾越其额外温度值，然后严峻缩短其寿数，乃至或许导致缺点当即产生。解决方案很简单：在电源内部或电源邻近设置一个温度感测电路。假设电源逾越了预设极限，那么就使电源进入静态或停机形式。假设温度下降，有部分温度保险丝(thermalcutoffs)会自动使电源恢复运作，其他则不能。
反向联接保护(Reverse-connection)
假设负载被反向联接──正电源输出接到负电源轨(negativeloadrail)，反之亦然──则反接保护就会阻止电流活动并使电压归零。在电池被断开然后又从头联接的运用中，例如在轿车或许电池或其联接器未被确定的运用中，这种保护特别盛行。其他有用的电源保护组件包括金属氧化物变阻器(metaloxidevaristor，MOV)、正温度系数(PTC)热敏电阻、瞬态电压克制(TVS)二极管、气体放电管(gasdischargetube，GDT)，以及聚合物PTC自恢复保险丝。
要保护什么、防止什么，以及怎样进行，这一系列问题并不像看起来那么简单。咱们需求为电源增加哪些类型的保护？与往常相同，答案是「取决于」电源本身、负载，以及系统。IC(包括转换器和稳压器)到更大的模块，乃至机箱/开架(chassis/open-frame)设备，尽管许多电源，以及相关功用都会包括以上的几种，但你或许会需求增加其他的。
